一种复用接口电路及网关的制作方法

本实用新型涉及电子测量技术领域，具体而言，涉及一种复用接口电路及网关。

背景技术：

智慧城市就是运用信息和通信手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。智慧城市具有大量的神经末梢，延伸至城市的方方面面，而这些神经末梢通常是不同功能或型号的传感器。传感器对各类数据进行采集，再通过有线或无线的链路传输至智慧城市的管理平台，以进一步挖掘数据的价值。

在大数据时代，随着人们对于事物之间混杂性的承认和研究，传感器读取并存储的海量数据的价值更是无法估量。对于智慧城市的建设，如何快速、高效、大量的读取各传感器中的数据变得十分重要。

发明人经研究发现，现有技术中，采用统一的接口可以适应多种接口类型的传感器，提高了设备的通用性。但是，由于网关作为神经元在智慧城市中是广泛部署的，且其部署环境相对复杂。现有技术中的接口电路防护性能差，无法适应多种环境下的数据接入。因此，如何实现一种防护性能高、拆装方便、适配传感器数量、类型多的接口电路十分重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种复用接口电路及网关，以解决上述问题。

本实用新型较佳实施例提供一种复用接口电路，用于与多个传感器连接，所述复用接口电路包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子以及复用电路；

所述第一接线端子为多个，各所述第一接线端子分别与各所述传感器连接，各所述第一接线端子分别包括多个引脚，所述多个引脚包括电源引脚、接地引脚以及输入/输出引脚；

所述第二接线端子的一端与所述传感器连接、另一端与所述复用电路连接；

所述第三接线端子与所述传感器连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，多个所述第一接线端子中的任意一个第一接线端子的输入/输出引脚为多个，所述输入/输出引脚至少包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚、数字信号引脚、IIC引脚、SPI引脚、TTL引脚、RS232引脚以及RS485引脚中的一种。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，多个所述第一接线端子中的任意一个第一接线端子的电源引脚为多个，同一第一接线端子的各所述电源引脚的电压幅值不同。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，多个所述第一接线端子中的任意一个第一接线端子的电源引脚为3个且电压幅值分别为3.3V、5V以及12V。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，多个所述第一接线端子中的任意一个第一接线端子的接地引脚至少包括电源地引脚、模拟地引脚以及数字地引脚中的一种。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，所述第一接线端子为6个，分别为一号接线端子、二号接线端子、三号接线端子、四号接线端子、五号接线端子以及六号接线端子。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，所述一号接线端子和二号接线端子的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚以及数字信号引脚，所述三号接线端子的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚以及IIC引脚，所述四号接线端子的输入/输出引脚包括SPI引脚，所述五号接线端子的输入/输出引脚包括TTL引脚和RS232引脚，所述六号接线端子的输入/输出引脚包括RS232引脚和RS485引脚。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，所述一号接线端子和二号接线端子的接地引脚包括模拟地、数字地以及电源地，所述三号接线端子的接地引脚包括数字地和电源地，所述四号接线端子、五号接线端子以及六号接线端子的接地引脚包括电源地。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述复用接口电路中，所述复用电路包括模拟复用器以及放大电路，所述模拟复用器的输入端与所述第二接线端子连接、输出端与所述放大电路的输入端连接。

在上述基础上，本实用新型实施例还提供了一种网关，所述网关包括传感器、处理器以及上述所述的复用接口电路；

所述复用接口电路包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子以及复用电路；

所述第一接线端子的一端与所述传感器连接、另一端与所述处理器连接，所述第二接线端子的一端与所述传感器连接、另一端连接所述复用电路后与所述处理器连接，所述第三接线端子的一端与所述传感器连接、另一端与所述处理器连接。

本实用新型提供的复用接口电路及网关，包括类型不同的第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子。其中，第一接线端子为多个，多个所述第一接线端子的任意一个第一接线端子包括多个类型不同的输入/输出引脚。该复用接口电路能够适配不同的接口类型、不同安装环境及使用环境，并且具有高防护等级。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的复用接口电路的示意性结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的各第一接线端子的电路原理图。

图3为本实用新型实施例提供的电压模拟处理电路的电路原理图。

图4为本实用新型实施例提供的电流模拟处理电路的电路原理图。

图5为本实用新型实施例提供的RS485转换器的电路原理图。

图6为本实用新型实施例提供的RS232转换器的电路原理图。

图7为本实用新型实施例提供的处理器的引脚图。

图标：100-复用接口电路；110-第一接线端子；120-第二接线端子；121-复用电路；130-第三接线端子；140-电压模拟处理电路；T1-第一双向抑制二极管；R1-第一下拉电阻；R2-第二下拉电阻；R3-第一限流电阻；R4-第二限流电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；U1-第一运算放大器；150-电流模拟处理电路；T2-第二双向抑制二极管；R5-第三下拉电阻；R6-第四下拉电阻；R7-第三限流电阻；R8-第四限流电阻；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；U2-第二运算放大器；160-RS485接口电路；170-RS232接口电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的上述描述中，需要说明的是，术语“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种复用接口电路100的示意性结构框图。所述复用接口电路100用于与多个传感器连接，如图1所示，所述复用接口电路100包括第一接线端子110、第二接线端子120、第三接线端子130以及复用电路121。所述第一接线端子110为多个，各个所述第一接线端子110的一端可分别与各个不同类型的传感器连接、另一端可与处理器连接。

所述第二接线端子120的一端与所述传感器连接、另一端连接所述复用电路121之后与所述处理器连接。所述第三接线端子130的一端与所述传感器连接、另一端与所述处理器连接。

可选地，各个不同类型的传感器可采集不同类型的信号以生成不同的感应信号。并通过所述第一接线端子110、第二接线端子120以及第三接线端子130将感应信号发送至处理器，以便处理器对各个感应信号进行处理。

可选地，各个所述第一接线端子110分别包括多个引脚，根据该第一接线端子110适配的传感器的类型，第一接线端子110可具有不同类型的引脚。其中，所述多个引脚至少包括电源引脚、接地引脚以及输入/输出引脚，以保证第一接线端子110能够正常进行工作。

可选地，所述第一接线端子110中的任意一个第一接线端子110的输入/输出引脚可以为一个也可以为多个。在本实施例中，考虑到第一接线端子110的通用性，以便能够适配多种不同类型的传感器，所述第一接线端子110的输入/输出引脚设置为多个。并且，同一第一接线端子110的输入/输出引脚的类型不同。

可选地，在本实施例中，所述复用电路121包括模拟复用器和放大电路。所述模拟复用器的输入端与所述第二接线端子120连接、输出端与所述放大电路的输入端连接。所述放大电路的输出端与所述处理器连接。可选地，在本实施例中，所述模拟复用器可以选用CD4052。可选地，与所述第二接线端子120连接的外部传感器可以为以下几种接口类型的数字传感器：SPI总线接口、IIC总线接口、开关量接口或单总线接口。在外部传感器采集信号后，将其通过所述第二接线端子120和所述模拟复用器后送入所述放大电路，信号经放大后被输送至所述处理器，以便所述处理器进行处理。

可选地，在本实施例中，所述第三接线端子130为传统类型的接线端子，即每个第三接线端子130只能适配于一种类型的传感器。可选地，所述第三接线端子130的数目可以为一个也可以为多个。

如图2所示，可选地，在本实施例中，所述第一接线端子110的数目为6个，分别为一号接线端子P1、二号接线端子P2、三号接线端子P3、四号接线端子P4、五号接线端子P5以及六号接线端子P6。其中，所述多个第一接线端子110中的任意一个第一接线端子110的电源引脚为3个，并且其电压幅值分别为3.3V、5V以及12V。电源电压可以根据传感器的工作要求来决定。

所述多个第一接线端子110中的任意一个第一接线端子110的所述输入/输出引脚至少包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚、数字信号引脚、IIC引脚、SPI引脚、RS232引脚以及RS485引脚中的一种。所述多个第一接线端子110中的任意一个第一接线端子110的接地引脚至少包括电源地引脚GND、模拟地引脚AGND以及数字地引脚DGND中的一种。

具体地，所述一号接线端子P1的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚AI1、电流模拟型引脚AI2以及数字信号引脚DI1。所述一号接线端子P1的接地引脚包括模拟地引脚AGND、数字地引脚DGND以及电源地引脚GND。

所述二号接线端子P2的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚AI3、电流模拟型引脚AI4以及数字信号引脚DI2。所述二号接线端子P2的接地引脚包括模拟地引脚AGND、数字地引脚DGND以及电源地引脚GND。

所述三号接线端子P3的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚AI5、电流模拟型引脚AI6以及IIC引脚(SCL1、SAD1)。所述三号接线端子P3的接地引脚包括数字地引脚DGND和电源地引脚GND。

所述四号接线端子P4的输入/输出引脚包括SPI引脚(SPI2_SCK、SPI2_NSS、SPI2_MOSI、SPI2_MISO)。所述四号接线端子P4的接地引脚包括电源地引脚GND。

所述五号接线端子P5的输入/输出引脚包括TTL引脚(RX、TX)以及RS232引脚(R232_RX1、R232_TX1)。所述五号接线端子P5的接地引脚包括电源地引脚GND。

所述六号接线端子P6的输入/输出引脚包括RS485引脚(VDD_485、GND_485、485_A1、485_B1)以及RS232引脚(R232_RX1、R232_TX1)。所述六号接线端子P6的接地引脚包括电源地引脚GND。

可选地，如图3所示，所述电压模拟型引脚集成有电压模拟处理电路140，所述电压模拟处理电路140的输出端与所述处理器连接。如图4所示，所述电流模拟型引脚集成有电流模拟处理电路150，所述电流模拟处理电路150的输出端与所述处理器连接。如图5所示，所述RS485引脚集成有RS485接口电路160，所述RS485接口电路160的输出端与所述处理器连接。如图6所示，所述RS232引脚集成有RS232接口电路170，所述RS232接口电路170的输出端与所述处理器连接。

请结合参阅图3和图7，所述电压模拟处理电路140包括第一双向抑制稳压二极管T1、第一下拉电阻R1、第二下拉电阻R2、第一限流电阻R3、第二限流电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第一运算放大器U1。

所述第一双向抑制稳压二极管T1的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述第一下拉电阻R1的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述第一限流电阻R3的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一端连接所述第二下拉电阻R2之后接地。所述第一运算放大器U1的正相输入端与所述第一限流电阻R3的一端连接、反相输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接。所述第一电容C1的一端与所述第一限流电阻R3的一端连接、另一端接地。所述第二电容C2的一端与所述第一运算放大器U1的电源输入端连接、另一端接地。所述第二限流电阻R4的一端与所述第一运算放大器U1的输出端连接、另一端与所述处理器的电压型模拟输入引脚AD_IN1-AD_IN3连接。所述第三电容C3的一端与所述第二限流电阻R4的一端连接、另一端接地。可选地，在本实施例中，所述处理器的型号为STM32L152VBT6。

请结合参阅图4和图7，所述电流模拟处理电路150包括第二双向抑制稳压二极管T2、第三下拉电阻R5、第四下拉电阻R6、第三限流电阻R7、第四限流电阻R8、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6以及第二运算放大器U2。

所述第二双向抑制稳压二极管T2的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述第三下拉电阻R5的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述第三限流电阻R7的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一端连接所述第四下拉电阻R6之后接地。所述第二运算放大器U2的正相输入端与所述第三限流电阻R7的一端连接、反相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接。所述第四电容C4的一端与所述第三限流电阻R7的一端连接、另一端接地。所述第五电容C5的一端与所述第二运算放大器U2的电源输入端连接、另一端接地。所述第四限流电阻R8的一端与所述第二运算放大器U2的输出端连接、另一端与所述处理器的电流型模拟输入引脚AD_IN4-AD_IN6连接。

请结合参阅图5和图7，所述RS485接口电路160包括RS485转换器。可选地，在本实施例中，RS485转换器采用的是MAX485。其中，MAX485中12脚和13脚为RS485通信中的A和B两个引脚。3脚和6脚分别接到所述处理器的RXD和TXD引脚上，直接使用所述处理器UART进行数据接收和发送。4脚和5脚为方向引脚，其中4脚是低电平使能接收器，5脚是高电平使能输出驱动器。这两个引脚连在一起，在不发送数据时，保持这两个引脚是低电平，让MAX485处于接收状态。当需要发送数据时，把这个引脚拉高，以发送数据。待数据发送完毕之后再拉低这个引脚。

所述RS485接口电路160的主要功能是将所述处理器的发送信号通过“发送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换成被所述处理器接收的信号。任一时刻，RS485转换器只能工作在“接收”或“发送”两种模式之一。

请结合参阅图6和图7，所述RS232接口电路170包括RS232转换器。可选地，在本实施例中，RS232转换器采用的是MAX3232。MAX3232具有两路接收器和两路驱动器。其中，第一路COMS、TTL逻辑电平输出引脚R1OUT与所述处理器的USART2_RX引脚连接。第一路COMS、TTL逻辑电平输入引脚T1IN与所述处理器的USART2_TX连接。

本实用新型还提供了一种网关，所述网关包括传感器、处理器以及所述复用接口电路100。所述复用接口电路100包括第一接线端子110、第二接线端子120、第三接线端子130以及复用电路121。

所述第一接线端子110的一端与所述传感器连接、另一端与所述处理器连接。所述第二接线端子120的一端与所述传感器连接、另一端连接所述复用电路121之后与所述处理器连接。所述第三接线端子130的一端与所述传感器连接、另一端与所述处理器连接。

综上所述，本实用新型提供的一种复用接口电路100及网关，包括接口类型不同的第一接线端子110、第二接线端子120以及第三接线端子130。所述第一接线端子110为多个，并且多个第一接线端子110中的任意一个第一接线端子110包括多个类型不同的输入/输出引脚。该复用接口电路100通过多种不同类型的接线端子，能够实现适配不同的接口类型、不同安装环境及使用环境，并且具有高防护等级。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。